ஜெர்மானியத்தின் அணு அமைப்பு
ஜெர்மானியம் (Ge) ஒரு உலோகப்போலி தனிமம் ஆகும், இது தனிம அட்டவணையில் 32வது இடத்தைப் பிடித்துள்ளது. இது அதன் குறைக்கடத்தி பண்புகளுக்குப் பெயர் பெற்றது, சிலிக்கானைப் போலவே, பல்வேறு மின்னணு சாதனங்களில், குறிப்பாக பெங்களூரு போன்ற பகுதிகளில் பெருகிவரும் மின்னணுவியல் துறையில் பயன்பாடுகளைக் கண்டறிகிறது, அங்கு அது தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களுக்கு பங்களிக்கிறது.
அணு எண் மற்றும் நிறை எண்
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண், ‘Z’ எனக் குறிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள மொத்த புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. ஜெர்மானியத்திற்கு, அணு எண் 32 ஆகும். அணு நிறை எண், அல்லது நிறை எண் ‘A’, ஒரு குறிப்பிட்ட ஐசோடோப்பின் உட்கருவில் உள்ள மொத்த புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. இயற்கையாகக் கிடைக்கும் ஜெர்மானியத்தின் சராசரி அணு நிறை தோராயமாக 72.63 அணு நிறை அலகுகள் (amu) ஆகும், இது அதன் பல்வேறு ஐசோடோப்புகளின் எடையிடப்பட்ட சராசரியைப் பிரதிபலிக்கிறது.
ஜெர்மானியம் அணுவில் உள்ள துணை அணுத் துகள்கள்
ஒரு நடுநிலை ஜெர்மானியம் அணுவில், அதன் அடிப்படை துணை அணுத் துகள்களின் எண்ணிக்கை பின்வருமாறு:
- புரோட்டான்கள்: புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அணு எண்ணுக்குச் சமம். எனவே, ஒரு ஜெர்மானியம் அணுவில் 32 புரோட்டான்கள் உள்ளன.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை அணுவில், எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமம். எனவே, ஒரு ஜெர்மானியம் அணு 32 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- நியூட்ரான்கள்: ஐசோடோப்களுக்கு இடையில் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம். மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படும் ஐசோடோப்பான ஜெர்மானியம்-73 ($^{\text{73}}\text{Ge}$) க்கு, நிறை எண் 73 ஆகும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது ($A - Z$). ஜெர்மானியம்-73 க்கு, இந்த கணக்கீடு $73 - 32 = \textbf{41 நியூட்ரான்களை}$ தருகிறது. வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களைக் கொண்ட ஜெர்மானியத்தின் பிற ஐசோடோப்புகளும் உள்ளன.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது அணு உட்கருவைச் சுற்றியுள்ள அணு ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பைக் விவரிக்கிறது. ஜெர்மானியத்திற்கு (Z=32), எலக்ட்ரான்கள் அவுஃபபா தத்துவம், பவுலி விலக்கு தத்துவம் மற்றும் ஹண்ட் விதி போன்ற கொள்கைகளைப் பின்பற்றி, அதிகரிக்கும் ஆற்றல் வரிசையில் ஆர்பிட்டால்களை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
ஜெர்மானியத்திற்கான முழு எலக்ட்ரான் அமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^2$
இதை ஒரு சுருக்கப்பட்ட அல்லது உன்னத வாயு அமைப்பிலும் எழுதலாம், உள் மைய எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்க முந்தைய உன்னத வாயுவின் குறியீட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. ஜெர்மானியத்திற்கு முந்தைய உன்னத வாயு ஆர்கான் (Ar) ஆகும், இது 18 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. ஜெர்மானியத்திற்கான சுருக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு: $[Ar] 3d^{10} 4s^2 4p^2$
இந்த அமைப்பு, ஆர்கானின் நிலையான எலக்ட்ரான் மையத்திற்குப் பிறகு, மீதமுள்ள 14 எலக்ட்ரான்கள் $3d^{10}$, $4s^2$ மற்றும் $4p^2$ ஆகப் பரப்பப்படுகின்றன என்பதைக் குறிக்கிறது. $3d$ துணைக்கூடு முழுமையாக நிரப்பப்பட்டுள்ளது, மேலும் $4s$ மற்றும் $4p$ துணைக்கூடுகள் பகுதியளவு நிரப்பப்பட்டுள்ளன.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு, ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளையும் வினைத்திறனையும் பெருமளவில் தீர்மானிக்கின்றன.
ஜெர்மானியத்திற்கு, வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் கூடு 4வது கூடு ஆகும். இந்த கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் $4s$ மற்றும் $4p$ துணைக்கூடுகளில் காணப்படுகின்றன. எலக்ட்ரான் அமைப்பு $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^2$ இலிருந்து, 4வது முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் $4s^2$ மற்றும் $4p^2$ ஆகும்.
ஆகவே, ஒரு ஜெர்மானியம் அணுவில் மொத்தம் $2 (from \ 4s) + 2 (from \ 4p) = \textbf{4 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்}$ உள்ளன.